铸造铝合金压铸

压铸高硅铝合金开发研究

边秀房山东大学材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室报告内容

一.压铸工艺条件下铝合金凝固特点

三.压铸铝合金变质处理研究现状四.高硅铝合金的组织细化

五.结论二、高硅铝合金在国内外的发展现状一.压铸工艺条件下铝合金凝固特点快速凝固合金液在10-2s内就能完成凝固高的冷却速度减小一次和二次枝晶间距，从而细化树枝晶压力铸造特性高速充填:填充初始速度0.5~75m/s之间.充填時间很短:通常为0.01~0.2s之间.高压充填:常用压力30~100MPa（有时达200MPa）熔液的冷却速度快过冷度增加压力下凝固合金结晶核心数目增多显著细化组织中的共晶体和初晶相二、高硅铝合金在国内外的发展现状国外牌号主要有：美国的390.0、B390.0、392.0合金、德国的KS281合金等。1.国内外主要牌号

国内牌号主要有：

中国的YL117。

高硅合金主要指过共晶铝硅合金国外过共晶铝硅合金主要合金牌号

2007年全国压铸件总产量120万吨，其中铝压铸件100万吨。我国的压铸业发展迅速，至今仍保持着年增长8%-12%的势头。

2000年-2004年铝、镁合金铸件的产量（吨）年份工艺方法2000年2001年2002年2003年2004年比上年增(%)各类工艺占总量%铝合金压铸件327,500386,650438,970505,420--43.1镁合金压铸件4,1244,4704,9505,860--0.5其他工艺铝铸件467,572487,167535,370660,513--56.4铝、镁铸件总产量799,196878,287979,2901,171,7931,699,099+45100国内部分骨干企业铝合金压铸序号企业名称铝铸件产量（吨）主要产品主要工艺方法2003年2004年2005年1一汽铸造有限公司30902902

汽车铸件压铸2东风汽车公司662572007000汽车铸件压铸3上海皮尔博格有色零部件有限公司988812315

汽车铸件重力、压铸、挤压4上海乾通汽车附件有限公司427347225417汽车、其他压铸国外压铸铝合金行业

2006年第12期的《ModernCasting》公布了第40届全球铸件产量年度统计报告。统计报告由36个国家和地区所提供的铸件产量数据组成，统计结果显示，全球铸件产量在2005年持续增长，铸件产量达85741078吨，增长率为7.5%。在最新的统计数据中，排在铸件产量前十位的国家中有九个国家的铸件产量比2004年有所增加。全球主要铸件生产国和地区2005年的产量统计见表一。北美压铸协会主席DanielTwarog

先生撰文，对美国压铸产业现状进行分析和预测。汽车制造方面——在北美出货的铝压铸件中77%以上用于汽车。世界上67%的有色铸件生产应用在汽车工业。全球汽车产量预计在未来三年中每年增加2.3%。通过长期预测可以看出汽车产量从2002中的5720万辆增加到2015中的7620万辆。全世界汽车产量的巨大增长，汽车用铝铸件地需求量也将有较大幅度的增长，2006年的每辆车平均铝铸件消耗为280镑，到2009年这个数字将超过330镑，将有超过75%的铝铸件用于汽车，其中75%以上是压铸件。2.国内外主要应用具有优良突出特点而被应用比重小高温强度好耐磨耐蚀热膨胀系数小空调压缩机及其变速器阀1德国德尔福哈理森热工系统公司与卡斯铝公司应用DHT一3高硅合金在空调压缩机、变速器阀等零部件同期凯迪拉克在它的YpsilqntiMI．工厂里试验用该合金制造变速器阀

2活塞曲轴德国德尔福哈理森热工系统公司与卡斯铝公司开发出DHT一3过共晶铝硅合金制造活塞、曲轴等

活塞、曲轴

3汽车发动机及其缸套汽车发动机缸套德、英、美、日等技术强国率先开发高硅铝合金发动机缸套材料，成功的在汽车发动机、赛车发动机以及民用动力机械上商业应用，开发成功高功率密度“全铝发动机”缸体4汽车空调压缩机的双向斜板

双向斜板是压缩机中驱动活塞往返实现致冷压缩的一个核心零件，它利用高速旋转时斜面各点产生的周期性的轴向往返来实现径向分布的各活塞往返，达到压缩致冷气体的目的。其斜面必须具备很好的耐磨性能和减磨性,高硅合金的突出特点是其成为双向斜板的优良选材。5电子封装材料

封装是指支撑和保护半导体芯片和电子电路的基片、底板、外壳。同时还起着辅助散失电路工作中产生的热量的作用新型Al-Si电子封装材料因其质量轻(<3×103kg／m3)，热导率优良与GaAs膨胀系数基本匹配，无环境污染，成本低廉等特点成为人们关注的重点

3.存在的主要问题1.

初晶硅组织粗大，易形成裂纹源，影响合金的性能，塑性差。2.粗大的初晶硅组织，属于压铸件中的硬质点，机加工困难，对于机加工刀具有很高的要求，表面易出现毛刺等。3.耐磨性能不良，在过共晶合金组织中易产生粗大块状相，分布不均匀，材料易磨损。思考b.变质处理是细化铝合金晶粒和组织一种有效途径；如何解决粗大初晶硅相的尺寸问题？a.压铸工艺条件可以细化粗大的初晶硅相；在压铸工艺条件下，对铝合金进行变质处理需要采用什么变质剂才能解决这类问题呢

1.授权发明专利：

P-Al-Cu中间合金及其制备方法(ZL01107704.2)2.申请专利：Al-Si-P中间合金的制备方法,申请号：200510044827.3

●Al-P系列中间合金

Tm=524℃、P可控、无污染、降铝耗、简便（a）Φ10mm杆状（b）锭状(a)(b)采用Al-P中间合金加磷盐

社会生态效益解决了变质处理过程中的环境污染问题。(a)变质处理前(b)加0.6%Al-P中间合金变质处理后

Al-24Si合金变质处理前后金相组织对比

30μm60μm30μm

(a)未处理(b)加0.6%Al-P中间合金处理后

ZL109活塞合金变质处理前后金相组织对比

30μm三.压铸铝硅合金变质处理研究现状

Sr压铸铝合金锶变质作用探讨特种铸造及有色合金2000/s1:19~22

G-AlSi7MgGD-AlSi12压铸铝合金7.5mm2.5mm快速凝固不变质加锶变质组织相同

只有对厚壁压铸件采用变质处理才能得到较细的共晶Al-Si组织。

在快速凝固条件下，不推荐以锶变质处理，需要根据铸件结构特征和

特定需要加以区别。AlPAlP压铸铝合金中P变质剂的作用新发现

研究了含P变质剂在压铸铝合金中的作用发现：对于压铸高硅铝合金而言，P元素对过共晶铝硅合金中的初晶硅相有很好的细化作用。当压铸件壁厚达到1mm时，含P变质剂具有明显细化合金组织的作用三.高硅铝合金的组织细化

P变质处理对压铸铝合金组织细化的必要性利用高倍金相显微镜观察压铸铝合金在P变质与未变质两种情况下，不同壁厚铸件的金相组织，研究P变质处理对组织的影响。Al-15wtSi未变质处理Al-P中间合金变质处理上海力劲DCC280不同壁厚的压铸件No.1No.2山大吕美熔体技术有限公司济南华能气动元器件公司

10mm壁厚压铸件金相组织microstructureofdiecastingwith10mmwallthicknessa.AlloyNo.1unmodified

b.AlloyNo.2modifiedbyal-pmasteralloy

4mm壁厚压铸件金相组织microstructureofdiecastingwith4mmwallthicknessc.AlloyNo.1unmodified

d.AlloyNo.2modifiedbyAl-pmasteralloy1mm壁厚压铸件金相组织microstructureofdiecastingwith1mmwallthicknesse.AlloyNo.1unmodifiedf.AlloyNo.2modifiedbyal-pmasteralloy压铸件Al-15%Si初晶硅尺寸(μm)

1345610未变质17.2524.1225.6032.7033.9037.00变质后11.2614.4514.6822.4624.4026.00前后差值5.999.6710.9210.249.5011.00变质程度/%34.7240.1042.6531.3128.0229.72microstructureofdiecastingwith3mmwallthicknessg.AlloyNo.1unmodifiedh.AlloyNo.2modifiedbyal-pmasteralloy